Jakie są przyczyny wypadków?

MODUŁOWA KONSTRUKCJA UŁATWIA WPROWADZANIE ZMIAN

Im więcej urządzeń, tym dłużej trwa organizacja gniazda produkcyjnego, a w razie ich awarii - jego naprawa. Trudniejsza będzie również jego relokacja, na przykład w razie przeprowadzki do innego zakładu i modyfikacja, w razie zmian w produkcji. Jeżeli spodziewane są częste zmiany, na przykład wiadomo, że dana linia w przyszłości może być używana do produkcji innych wyrobów, warto rozważyć modułową konstrukcję stanowiska.

Organizując środowisko pracy robota, zazwyczaj optymalizuje się też rozmieszczenie elementów, narzędzi i urządzeń, po które będzie sięgał. Im krótszą drogę będzie musiał przebyć i im mniej kroków będzie się składać na dane zadanie, tym szybciej je wykona, nawet jeżeli nie będzie pracował z maksymalną szybkością.

Równocześnie należy zapewnić swobodę ruchów w całej przestrzeni roboczej definiowanej jako całkowity obszar, do którego sięga jego końcówka robocza przy pełnych zakresach wszystkich możliwych przegubów. Nie powinno się w niej znaleźć nic, z czym robot może się zderzyć.

Projektowanie zrobotyzowanych stanowisk ułatwia oprogramowanie, w którym można przeprowadzić jego symulację. Takie aplikacje oferują m.in. dostawcy robotów przemysłowych. Przykładem jest pakiet oprogramowania Kuka.Sim firmy Kuka.

Bezpieczeństwo gniazd produkcyjnych z robotami w praktyce

Mimo szerokiego wyboru rozwiązań zapewniających bezpieczeństwo stanowisk zrobotyzowanych ich wybór nie jest oczywisty. Jak pokazują poniższe przypadki utrudnić go może specyfika warunków pracy lub oczekiwania nie tylko odnośnie do ochrony pracowników, ale i innych parametrów procesu.

Case study: Maty zamiast skanerów
Halę montażową w pewnej fabryce motoryzacyjnej planowano rozbudować o automatyczne stanowisko do paletyzacji opon. W tym celu najpierw rozważano kwestie bezpieczeństwa. W pomieszczeniu tym, obok robotów, mieli bowiem, wciąż bezpiecznie i swobodnie, poruszać się pracownicy. Ze względu na duże rozmiary stanowiska (5×5 metrów) do jego zabezpieczania na początku chciano wykorzystać skanery laserowe. Okazało się to jednak niemożliwe ze względu na położenie i elementy architektury fabryki.

Zakład znajdował się bowiem w kraju o suchym klimacie, a jego otoczenie stanowił piaszczysty teren. Ponieważ drzwi do hali, pod które podjeżdżały samochody transportowe, były cały czas otwarte, w budynku utrzymywał się wysoki stopień zapylenia. Ponadto w hali zamontowano duże okna.

Ponieważ światło słoneczne (i zmiany jego natężenia w ciągu dnia) oraz silne zapylenie mogłyby zakłócać pracę skanerów, w omawianej aplikacji wybrano maty naciskowe. Połączono je tak, aby otaczały stanowisko z robotem. O wkroczeniu na teren jego pracy intruz był informowany komunikatem głosowym. W odległości około 1,5 metra od robota zbudowano też ogrodzenie z kurtyn świetlnych. Przekroczenie tej bariery powodowało wyłączenie maszyny.

Case study: Wydajna i bezpieczna linia pakowania
W pewnym zakładzie z branży spożywczej szukano rozwiązania, które pozwoliłoby personelowi na bezpieczny nadzór nad pracą robota na stanowisku pakowania ciastek, bez zmniejszania wydajności tego procesu.

Wcześniej praktykowano całkowite zatrzymywanie maszyny przez operatora, który nadzorował jej działanie za każdym razem, gdy pracownik kontroli jakości chciał podejść do robota. Odbywało się to kosztem wydajności pakowania, zwłaszcza gdy podejrzenia pracownika co do prawidłowości jego przebiegu były nieuzasadnione.

Rozwiązaniem okazało się wyposażenie stanowiska w skanery laserowe. W ich pamięci zapisano dwie odległości graniczne. Jeżeli ktoś przekroczył pierwszą, robot zwalniał do bezpiecznej prędkości.

Z tej odległości pracownik kontroli jakości mógł bez przeszkód ocenić jakość pakowania. Jeśli sytuacja wymagała interwencji i zdecydował się on wejść w głąb strefy niebezpiecznej, robot był całkowicie zatrzymywany.

ROBOTY - BEZPIECZEŃSTWO CZY ZAGROŻENIE?

Roboty przemysłowe zyskały popularność dzięki temu, że zastępują ludzi w zadaniach męczących, niekomfortowych oraz niebezpiecznych. Z drugiej strony, ze względu na ich duże rozmiary, wagę i szybkość oraz fakt, że poruszają się na dużej przestrzeni, wykraczającej poza ich podstawę, same mogą stanowić zagrożenie dla ludzi, zwłaszcza że ich obecności nie da się całkiem wyeliminować, nawet przy całkowitej automatyzacji. Człowiek jest bowiem zawsze potrzebny - do programowania robota, nadzoru nad nim i interwencji w razie jakichkolwiek problemów, podczas konserwacji oraz napraw.

Choć wypadki z udziałem robotów nie zdarzają się powszechnie, wciąż do nich dochodzi. Każdy taki przypadek zwykle odbija się szerokim echem w mediach. W minionym roku na przykład zdarzyły się aż dwa wypadki, oba niestety zakończone tragicznie.

W lipcu 2015 roku w fabryce w Niemczech, w trakcie instalacji robota, urazu doznała jedna z dwóch osób, które wykonywały to zadanie. Pracownik znajdujący się wewnątrz osłony oddzielającej stanowisko od reszty hali z niewiadomych przyczyn - prawdopodobnie błędu ludzkiego - został uderzony przez robota i przyciśnięty do ściany. Pomimo akcji ratunkowej pracownik zmarł. Druga osoba, która w chwili wypadku znajdowała się na zewnątrz osłony, nie ucierpiała.

Przykłady produktów

Kurtyny świetlne OY044S
Czas rozruchu po podaniu zasilania: < 2 s, czas reakcji: 8,5 ms, wysokość strefy chronionej: 610 mm, rozdzielczość: 30 mm, szerokość strefy chronionej: 0...4 / 3...12 m, rodzaj światła: podczerwień 950 nm, zgodne z: typ 4 (IEC 61496-1), SIL 3 (IEC 61508), SILcl 3 (IEC 62061), PL e (EN ISO 13849-1).
www.ifm.com

Skanery laserowe microScan3 Core
Zasięg pola ochronnego: 5,5 m, kąt skanowania: 275°, obudowa metalowa, odporność na zapylenie i występowanie światła zewnętrznego, konfiguracja przy użyciu oprogramowania Safety Designer.
www.sick.com

Maty bezpieczeństwa ASK-1T
Pokryte warstwą antypoślizgową, na wszystkich krawędziach wyposażone w listwę ochronną, dostępne w różnych rozmiarach.
www.abb.com

WYPADEK W INDIACH

W sierpniu 2015 roku do tragicznego zdarzenia z udziałem robota doszło z kolei w fabryce w Indiach. Wypadek wydarzył się na stanowisku, na którym pracował robot zaprogramowany do podnoszenia oraz spawania stalowych arkuszy. W pewnym momencie upuścił on kawałek - wówczas pracownik znajdujący się najbliżej, postanowił interweniować osobiście.

Świadkowie zeznali później, że gdy stojąc za maszyną, wychylił się, żeby podnieść feralny arkusz, elektrody spawalnicze przebiły jego ciało. Obrażenia okazały się tak poważne, że rannego nie udało się uratować.

Według świadków, gdyby ofiara nie znajdowała się z tyłu, tylko z przodu maszyny, i nie zatrzymała się, żeby poprawić blachę, do wypadku by nie doszło. Mimo to związki zawodowe działające w zakładzie zarzuciły kierownictwu zaniedbania, domagając się dochodzenia i odszkodowania. Ich zdaniem bowiem w hali, w której obok siebie, bez żadnych zabezpieczeń, pracowało ponad 60 pracowników i prawie 40 robotów, wcześniej czy później wydarzyłby się jakiś wypadek.

Podobne wnioski wysnuła policja oskarżając kierownictwo o spowodowanie śmierci przez zaniedbanie. W fabryce miał także miejsce strajk, podczas którego załoga domagała się wdrożenia zabezpieczeń na wszystkich liniach produkcyjnych wyposażonych w roboty.

Jakub Kwiatkowski

Mitsubishi Electric

Jakie są cechy współczesnych robotów? Jak wygląda dzisiaj branża z nimi związana?

Rynek z pewnością rozwija się, a wzrosty odnotowuje się w większości branż dla robotyki tradycyjnych. Pojawiają się też zastosowania zupełnie nowe. Nisze są przede wszystkim tam, gdzie jest produkcja masowa, która wymaga coraz wyższych poziomów wydajności i jakości.

Roboty stają się coraz bardziej trwałe oraz rośnie ich szybkość. Oprócz tych "twardych" danych technicznych kluczowy jest również poziom wsparcia technicznego udzielanego przez producenta. Ważny jest nie tylko serwis, ale przede wszystkim wsparcie aplikacyjne.

Motoryzacja czy general industry - jakie są zastosowania robotów w Polsce?

Wyróżnić można dwa główne obszary: cele zrobotyzowane oraz linie produkcyjne. Obydwa typy zastosowań rozwijają się tak samo dynamicznie. W Polsce na pewno kluczową rolę odgrywa liczba inwestycji zagranicznych. Jeżeli powstaje jakaś fabryka samochodów - tak jak w tym roku, to ma to duży wpływ na cały rynek. W przypadku Mitsubishi rynek automotive stanowi około połowę aplikacji - resztę mamy w innych branżach.

Jak wyglądają kwestie bezpieczeństwa robotów? Co zmieniają tu maszyny współpracujące?

Roboty czołowych producentów spełniają wszystkie normy bezpieczeństwa i mogą, dzięki zaawansowanym i certyfikowanym funkcjom safety, pracować coraz bliżej człowieka. Robot współpracujący jest raczej synonimem urządzenia bezpiecznego, ale powolnego. Z kolei roboty "z najwyższej półki" trzymają ciągle wysokie parametry szybkości i powtarzalności znane z klasycznych robotów przemysłowych, lecz mają bogate "funkcje współpracujące".

Jakich wzrostów na rynku można spodziewać się w przyszłości?

Wcześniej odnotowywane były bardzo duże wzrosty. Kolejne lata też charakteryzować się będą wzrostami, lecz ich dynamika po woli będzie spadać. Ciągle jednak rynek będzie rósł w dwucyfrowym tempie procentowym, licząc rok do roku.

JAKIE SĄ PRZYCZYNY WYPADKÓW?

Do wypadków z udziałem robotów dochodzi z przyczyn bezpośrednio niezależnych od obsługi - na przykład w efekcie awarii robota lub przerwy w dostawie prądu, ale też, jak wynika z powyższych przykładów, z winy ludzi. Ci ostatni popełniają błędy, nie dopełniają obowiązków albo znajdują się w niewłaściwych miejscach. Odpowiadając na pytanie, dlaczego ludzie postępują nieodpowiedzialnie lub ryzykownie, można wskazać kilka przyczyn.

Jedną z nich jest brak przewidywania negatywnych skutków. Ponieważ do wypadków z udziałem robotów dochodzi rzadko, ludzie, którzy ich nie doświadczyli, nie dopuszczają do siebie myśli, że może się wydarzyć coś złego. Inną przyczyną jest też zawyżone poczucie bezpieczeństwa - niektórzy tracą czujność w obecności robotów, postrzegając je jako inteligentne i zakładając, że z pewnością wyposażono je w wystarczające zabezpieczenia.

Ponadto, jeżeli ktoś pracuje z robotami przez dłuższy czas i zdarzało mu się już podejmować ryzykowne działania, które nie przyniosły negatywnych konsekwencji, przyzwyczaja się do tego. I chociaż prawdopodobieństwo wypadku wciąż będzie takie samo, w jego mniemaniu będzie ono malało.

Przegląd zabezpieczeń stanowisk zrobotyzowanych

Barierę fizyczną na stanowiskach zrobotyzowanych stanowi zazwyczaj jakaś forma wygrodzenia (ogrodzenia). Ponieważ dostęp do maszyny nie może być całkowicie zablokowany - od czasu do czasu trzeba bowiem wejść do środka, na przykład żeby uzupełnić materiały albo w celu konserwacji sprzętu - zwykle umieszcza się w nim jakaś furtkę. W chwili otwarcia drzwi zasilanie na stanowisku jest wyłączane. Ponieważ częste otwieranie i zamykanie drzwi nie jest wygodne, spodziewać się trzeba spadku wydajności. Ponadto korzystając z drzwi i zamków, jak w przypadku wszystkich mechanicznych rozwiązań, należy liczyć się z ryzykiem ich zużycia albo zablokowania.

Jakie są zalety kurtyn świetlnych?
W razie wkroczenia na teren zabezpieczony kurtyną świetlną dochodzi do przerwania strumienia promieniowania podczerwonego między jego nadajnikiem a odbiornikiem. Nie wymaga to dodatkowych czynności, dzięki czemu zapewnia szybszy dostęp do wydzielonej strefy. Z drugiej strony, inaczej niż ogrodzenie, kurtyny świetlne nie chronią osób postronnych przed groźnymi efektami, które towarzyszą procesom przemysłowym, na przykład spawaniu, w tym: dymem, kurzem, pyłem lub błyskami światła. Przemawia jednak za nimi fakt, że nie zawierają żadnych ruchomych, podatnych na uszkodzenie albo zużycie się, części. Ich zaletą jest również szybka reakcja. Dzięki temu można je zamontować bliżej niebezpiecznej maszyny, co z kolei pozwala efektywniej wykorzystać dostępną przestrzeń zakładu.

Kurtyny świetlne mogą strzec dostępu do gniazda produkcyjnego ze wszystkich stron lub są używane jako bariera tylko z jednej strony. Można je montować w płaszczyźnie poziomej albo pionowej. W drugim przypadku najniższy promień powinien przebiegać na tyle nisko nad podłogą, żeby uniemożliwić przeczołganie się pod nim.

Skanery i maty
Na stanowiskach zrobotyzowanych korzysta się również ze skanerów laserowych. Działają one na podobnej zasadzie, co kurtyny świetlne. Zawierają nadajnik impulsów laserowych i ich odbiornik, który mierzy powracające w kierunku skanera promieniowanie odbite od innych obiektów. Na tej podstawie wyznaczana jest odległość dzieląca go od tych ostatnich. W pamięci skanera można zapisać kilka wartości progowych, po przekroczeniu których sygnalizowane jest zbliżanie się do strefy niebezpiecznej albo wejście do niej.

Kolejnym zabezpieczaniem są maty czułe na nacisk. Alarmują one system bezpieczeństwa o pojawieniu się intruza w momencie, gdy na nie wejdzie. Maty są zazwyczaj traktowane jako rozwiązanie pomocnicze.